常用G代码分解.docx
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常用G代码分解
常用G代码
2.8数控编程及数控加工
2.8.1 手工编程
2.8.2自动编程及图像编程、语音编程
2.8.1 手工编程
一、数控编程的内容与步骤
用普通机床加工零件，事先需要根据生产计划和零件图纸的要求编制工艺规程，其中包括确定工艺路线、选择加工机床、设计零件装夹方式、计算工序尺寸和规定切削用量等。
应用数控加工时，大体也要经历这些步骤。
这时的工作流程可以简略地用图220来表示。
图中虚线框内反映了零件的程序编制过程。
其中包括三个主要阶段：
图2－20零件加工流程图
（1）工艺处理即分析图纸、选择零件加工方案、设计装夹方式、确定走刀路线等。
（2）数学处理计算刀具运动轨迹的坐标数据。
（3）后置处理按照数控机床的指令格式将计算的走刀路线数据编写成相应的程序段。
程编人员在完成加工零件的工艺处理之后，按照所用数控机床的指令和程序段格式用手工编写出零件加工的程序清单，并制作成合格的控制介质的过程，称为手工编程。
如果由计算机完成，称为自动编程。
手工编程的工作量大，手续繁琐，容易出错。
因此只要条件允许，我们应该尽量使用计算机自动编程。
对于加工内容只需作点位直线控制的零件通常采用手工编程。
对于轮廓为直线和圆弧组成的零件，如果形状比较简单，数据处理工作量不大，也可以用手工编程。
二、手工编程
手工编程时，要求编程人员熟悉所用数控机床的控制媒介和指令系统。
数控机床的控制媒介已经在前面数控机床的组成中介绍过了，下面简单介绍数控机床指令的形成及基本格式。
1.指令的形成
在图2－10中，纸带的每一个位置上，几乎都可能存在孔。
实际上，纸带的代码是由各个位置上孔的有无所构成的。
由于每一个位置上存在孔的有或无两种可能性，可以用0（无孔）或1（有孔）表示，所以这个代码系统称之为二进制代码系统。
一个二进制数字称为一个位（bit），一个字符码是由一行二进制位构成的，即一个字符码是位（bit）的组合，它代表一个字母、数字或是其他的符号。
字是字符的集合，用于形成指令的一个部分。
典型的数控字是由X位置、Y位置、切削速度等组成。
程序段则是字的集合。
一个程序段是一条完整的数控指令，若干个程序段组成一道完整的工序。
2.数控机床的指令格式
数控机床的控制指令格式虽然在国际上有很多标准规定，但实际上并不完全统一。
某些早期生产的数控机床在控制器的逻辑设计上作了简化，很多功能未达到目前国际上通用的标准，而许多新型数控机床又在不断地改进和创新，有很多功能超过了目前国际上通用的标准。
此外，即使是同一功能，不同厂商采用的指令格式也有一定的差异。
所以这里只能举例说明一般的指令格式。
一般说来，一个程序段中指令的字母数字编排顺序如下：
N×××G××X±××…×Y±××…×Z±××…×
其他坐标IJKPQRAB…F××S××T××M××CR
上述各种功能符号的含义是：
N——程序段的顺序号，为了方便检索用；
G——准备功能指令，用来描述机床的动作类型，如G01表示直线插补，G02表示顺时针圆弧插补等；
XYZAB——位移信息，X，Y，Z表示沿坐标轴平移，A，B表示绕相应轴旋转；
IJK——位移信息，常用来表示圆弧的圆心坐标；
PQR——刀具半径向量沿X，Y，Z坐标轴方向的校正量；
F——进给功能指令，规定走刀的进给速度；
S——速度功能指令，规定所选择的主轴转速；
T——刀具功能指令，规定选用的刀具号；
M——辅助功能指令，控制机床的某种特定动作，如M08表示打开冷却液，M00表示程序结束并停机等；
CR——程序段结束。
详细说明见表2－3和表－24。
表2－3常用工具准备指令
代码
功能
G00
点位控制，将工件定位到编程位置上
G01
直线插补
G02
顺时针方向圆弧插补
G03
逆时针方向圆弧插补
G17
XY平面选择
G18
ZX平面选择
G19
YZ平面选择
G33
螺纹切削，等螺距
G40
取消刀具偏移
G41
刀具左偏
G42
刀具右偏
G60～G79
保留用于点位系统
G80
取消固定循环
G81～G89
用于镗孔、钻孔、攻丝等的固定循环
G90
绝对坐标编程
G91
相对坐标编程
表2－4常用辅助功能指令
代码
功能
M00
程序停机
M01
选择停机，按下“选择停”按扭后才起作用
M02
程序结束，走带到下一程序的起点
M03
主轴顺时针方向旋转
M04
主轴逆时针方向旋转
M05
主轴停转
M06
换刀
M07
开2号冷却液
M08
开1号冷却液
M09
关闭冷却液
M10
夹紧
M11
松开
M30
程序终了，自动倒带
三、手工编程实例
我们以一个点位控制加工时的手工编程为例。
如图2－21为要进行钻孔加工的零件图纸，图纸上的三个孔先钻到直径为12.294mm，最终孔的直径尺寸要求扩到12.7mm。
推荐速度和推荐的切削速度和进给量可从切削用量手册中获得。
进给量如表2－5所示。
图2-21零件的钻孔加工
表2-5推荐速度和进给量
速度/（r·min）
进给量/（mm·min）
直径为12.294mm的钻头
592
90.170
直径为12.7mm的钻头
382
97.028
数控钻床操作如下：
由机床操作者手工更换钻头，但各个速度和进给量则必须在程序中指定，编程穿孔。
机床有浮动零点特性和绝对定位功能。
零件编程的第一步是确定工件的坐标系。
假定零件的外形轮廓在钻孔前已被加工好，因此操作者能够用零件上的某一个角作为参照点。
我们确定左下角为参照点和坐标系原点。
完整的程序单如下。
程序单的第一行表示零点的X，Y坐标。
机床操作者将纸带插入读带机，第一程序段被读入系统（一个程序段通常对应于程序单上的一行），然后，钻头将定位在机床台面的参照点上，操作者按下零开关调整机床。
N00
X0
Y0
CR
零点
RWS
N01
X2500
Y5000
F335
S592
M13
CR
钻孔1
N02
Y2500
CR
钻孔2
N03
X6000
Y3700
CR
钻孔3
N04
X-2500
Y7500
M06
CR
换刀
N05
X6000
Y3700
F382
S382
M13
CR
扩孔3
N06
X2500
Y2500
CR
扩孔2
N07
Y5000
CR
扩孔1
N08
X-2500
Y7500
M06
CR
换刀
N09
M30
CR
返回
程序单上的第二行是RWS，它表示停止倒带。
在纸带的1，2，4列上穿制该信号的孔。
在穿孔带倒带之后，该符号使纸带运动停止。
纸带上的最后一行是M30字，它使穿孔带在加工周期结束时倒带。
程序中用到另外的M字为M06和M13，M06指定机床停止加工，以便操作员换刀，M13则启动主轴及冷却液。
注意，在程序单的最后一行里，即穿孔倒带的同时，刀具已重新定位离开工作区域，以便更换工件。
2.8.2自动编程及图像编程、语音编程
上节例子中的工件比较简单，用手工编程还是合适的。
然而，在数控机床上加工的大多数零件都是相当复杂的。
在复杂的点位控制加工和轮廓控制加工中，手工编程成为一件十分冗长乏味的工作，且容易出错。
在这种情况下，利用计算机作辅助数控零件编程则是更加合适的。
现已开发了许多种零件编程的语言系统，自动完成那些原来由编程员完成的大量计算工作，这既节省了时间，又使结果更加准确，编程效率更高。
一、自动编程
20世纪50年代初，美国麻省理工学院（简称MIT）林肯实验室研制成第一台数控铣床，美国空军随即投资，组织数控机床的工业化生产。
从1955—1956年起开始装备飞机工厂，用来加工大尺寸的整体壁板和复杂的整体结构件。
为了更好的解决零件的编程问题，借鉴了当时研制计算机通用算法语言的经验，麻省理工学院着手设计了一种编程工具APT（AutomaticallyProgrammedTools），是当前国际上流传最广、影响最深的数控编程语言。
利用APT语言编程，是用专用语句书写源程序，送入计算机，由APT处理程序经过翻译和运算后输出刀具中心轨迹，称为刀位文件（CutterLocationFile）；然后再经过后置处理，将通用的刀位数据格式换成特定机床所要求的专用控制指令格式。
使用APT编程的特点是：
（1）源语言接近英语的自然语言，容易为车间工艺人员接受，编程人员不必学习数学方法和计算机程序设计技巧。
（2）软件资源丰富，在20多年的广泛应用中积累了大量的实践经验，适用范围极其宽广，包括点位加工、2坐标、212坐标以至3，4，5坐标加工、绘制模线、火焰切割，等等，积累的后置处理程序有数百种之多。
（3）程序成熟，经过充分的考验，诊断功能强，用户容易查错。
当然，APT也有它的缺点，例如内容庞大，要求在大型计算机上运行，占用内存和外存空间多；由于发展的时间早，某些算法并未采用计算机几何学的最新理论成果；目前仍旧使用批处理形式，源程序的编写、编辑、修改等不如交互式图形显示编程系统方便、直观，等等。
二、零件编程员的任务
在计算机辅助零件编程中，编程员的任务包括两个基本步骤：
（1）确定工件的几何形状。
（2）确定工艺过程和刀具轨迹。
图2－22用基本几何元素确定的样件
无论工件怎么复杂，总是由一些基本的几何元素组成，我们用图222所示的比较简单的工件为例。
虽然，该零件的整体形状不太规则，但其外形轮廓是由直线和圆弧段相交组成的。
几乎任何一个设计者所想表达的零件都可用点、直线、平面、圆、圆柱和其他由数学方法定义的曲面来描述。
零件编程员的任务是列出组成零件的所有元素，对每个几何元素作出标记，并清楚地规定各元素的尺寸和位置。
确定工件几何形状之后，编程员下一步必须计算出刀具加工零件时的轨迹。
该刀具轨迹的详细说明包括刀具逐步运动的顺序。
刀具沿着已被确定的几何元素而运动，编程员可以使用各种运动命令指挥刀具沿工件表面加工。
比如，命令刀具走到某点的位置，然后在这些位置上钻孔。
除了零件几何形状和刀具运动轨迹语句之外编程员也必须提供其他的指令，以准确地操作机床。
三、计算机的任务
在计算机辅助零件的编程中，计算机的任务由下列步骤组成：
（1）输入翻译。
（2）算术运算。
（3）刀具偏置计算。
（4）后置处理。
这些步骤的顺序及它们和编程员与机床之间的关系如图2－23所示。
图2－23计算机辅助零件编程的步骤
零件编程员输入用APT或者其他语言编写的程序，输入翻译部件将程序中的代码指令转换成计算机能用的形式，以备进一步处理。
系统的算术运算部分由一系列的子程序组成，这些子程序用于解决生成零件表面的数学问题。
它们由各种零件编程的语句调用。
算术运算部分实际上是零件程序包中的基本部分，可使编程员避免费时的几何和三角运算，而将精力集中在工件的工艺规程上。
图2－24轮廓加工中零件编程的刀具偏置问题
零件编程员的第二个任务是要描述刀具的轨迹。
由于规定刀具的中心作为刀具轨迹，因此，实际的刀具轨迹是不同于零件外形的。
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